Transferencia de Calor Convectivo No Newtoniana en Anillos: Investigación Numérica sobre los Efectos de Aletas Helicoidales Desfasadas
Autores: Pagliarini, Luca; Bozzoli, Fabio; Fallahzadeh, Rasoul; Rainieri, Sara
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Transferencia de Calor Convectivo No Newtoniana en Anillos: Investigación Numérica sobre los Efectos de Aletas Helicoidales Desfasadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Fluidos no newtonianos
Intercambiadores de calor
Tratamiento térmico
Viscosidad aparente
Transferencia de calor
Aletas helicoidales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
A pesar de que los fluidos no newtonianos están involucrados en muchos procesos industriales, como en las industrias alimentaria y química, su tratamiento térmico sigue representando un desafío significativo debido a su alta viscosidad aparente y, en consecuencia, a su baja capacidad de transferencia de calor. La transferencia de calor en intercambiadores de calor puede mejorarse mediante sistemas pasivos, como insertos o aletas, para promover la interrupción de la capa límite y la recirculación del fluido. Sin embargo, la mayoría de las configuraciones existentes no pueden mejorar significativamente la transferencia de calor en caídas de presión en flujos laminares profundos. El presente artículo presenta una investigación numérica sobre flujos no newtonianos que pasan a través del lado del anillo de un intercambiador de calor de doble tubo con aletas helicoidales escalonadas. La geometría adoptada fue conceptualizada al fusionar los efectos beneficiosos de los dispositivos de flujo en espiral y la interrupción de la capa límite. Los resultados numéricos fueron primero validados contra soluciones analíticas para flujos no newtonianos en anillos bajo un régimen de flujo laminar. Por lo tanto, la geometría con aletas fue probada numéricamente y comparada con el anillo desnudo para cuantificar el aumento resultante en la transferencia de calor. En comparación con los anillos desnudos, la nueva geometría propuesta mejoró enormemente la transferencia de calor mientras mitigaba las pérdidas por fricción.
Descripción
A pesar de que los fluidos no newtonianos están involucrados en muchos procesos industriales, como en las industrias alimentaria y química, su tratamiento térmico sigue representando un desafío significativo debido a su alta viscosidad aparente y, en consecuencia, a su baja capacidad de transferencia de calor. La transferencia de calor en intercambiadores de calor puede mejorarse mediante sistemas pasivos, como insertos o aletas, para promover la interrupción de la capa límite y la recirculación del fluido. Sin embargo, la mayoría de las configuraciones existentes no pueden mejorar significativamente la transferencia de calor en caídas de presión en flujos laminares profundos. El presente artículo presenta una investigación numérica sobre flujos no newtonianos que pasan a través del lado del anillo de un intercambiador de calor de doble tubo con aletas helicoidales escalonadas. La geometría adoptada fue conceptualizada al fusionar los efectos beneficiosos de los dispositivos de flujo en espiral y la interrupción de la capa límite. Los resultados numéricos fueron primero validados contra soluciones analíticas para flujos no newtonianos en anillos bajo un régimen de flujo laminar. Por lo tanto, la geometría con aletas fue probada numéricamente y comparada con el anillo desnudo para cuantificar el aumento resultante en la transferencia de calor. En comparación con los anillos desnudos, la nueva geometría propuesta mejoró enormemente la transferencia de calor mientras mitigaba las pérdidas por fricción.